早教吧作业答案频道 -->化学-->
冰与水的问题液体变为固体,分子间的间隔应该减少的呀.那什么水结成冰反而密度更低呢?是因为冰中间有些气体的缘故吗?
题目详情
冰与水的问题
液体变为固体,分子间的间隔应该减少的呀.那什么水结成冰反而密度更低呢?是因为冰中间有些气体的缘故吗?
液体变为固体,分子间的间隔应该减少的呀.那什么水结成冰反而密度更低呢?是因为冰中间有些气体的缘故吗?
▼优质解答
答案和解析
物质的密度由物质内分子的平均间距决定.对于水来说,由于水中存在大量单个水分子,也存在多个水分子组合在一起的缔合水分子,而水分子缔合后形成的缔合水分子的分子平均间距变大,所以水的密度由水中缔合水分子的数量、缔合的单个水分子个数决定.具体地说,水的密度由水分子的缔合作用、水分子的热运动两个因素决定.当温度升高时,水分子的热运动加快、缔合作用减弱;当温度降低时,水分子的热运动减慢、缔合作用加强.综合考虑两个因素的影响,便可得知水的密度变化规律.
在水中,常温下有大约50%的单个水分子组合为缔合水分子,其中双分子缔合水分子最稳定.
多个水分子组合时,除了呈六角形外(如雪花、窗花),还可能形成立体形点阵结构(属六方晶系).每一个水分子都通过氢键,与周围四个水分子组合在一起.边缘的四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子组合,形成一个多分子的缔合水分子.由图可知,缔合水分子中,每一个氧原子周围都有——4个氢原子,其中两个氢原子较近一些,与氧原子之间是共价键,组成水分子;另外两个氢原子属于其他水分子,靠氢键与这个水分子组合在一起.可以看出,这种多个分子组合成的缔合水分子中的水分于排列得比较松散,分子的间距比较大.由于氢键具有一定的方向性,因此在单个水分子组合为缔合水分子后,水的结构发生了变化.一是缔合水分子中的各单个分子排列有序,二是各分子间的距离变大.
在液态水变成固态水时,即水凝固成冰、雪、霜时,呈现出缔合水分子的形状.此时,水分子的排列比较“松散”,雪、冰的密度比较小.
将冰熔化成水,缔合水分子中的一些氢键断裂,冰的晶体消失.0℃的水与0℃的冰相比,缔合水分子中的单个水分子数目减少,分子的间距变小、空隙减少,所以0℃的水比0℃的冰密度大.用伦琴射线照射0℃的水,发现只有15%的氢键断裂,水中仍然存在有约85%的微小冰晶体(即大的缔合水分子).若继续加热0℃的水,随着水温度的升高,大的缔合水分子逐渐瓦解,变为三分子缔合水分子、双分子缔合水分子或单个水分子.这些小的缔合水分子或单个水分子,受氢键的影响较小,可以任意排列和运动,不必形成“镂空”结构,而且单个水分子还可以“嵌入”大的缔合水分子中间.在水温升高的过程中,一方面,缔合数小的缔合水分子、单个水分子在水中的比例逐渐加大,水分子的堆集程度(或密集程度)逐渐加大,水的密度也随之加大.另一方面在这个过程中,随着温度的升高,水分子的运动速度加快,使得分子的平均距离加大,密度减小.考虑水密度随温度变化的规律时,应当综合考虑两种因素的影响.在水温由0℃升至4℃的过程中,由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用,比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大,所以在这个过程中,水的密度随温度的增高而加大,为反常膨胀.
水温超过4℃时,同样应当考虑缔合水分子中的氢键断裂、水分子运动速度加快这两个因素,综合分析它们对水密度的影响.由于在水温比较高的时候,水中缔合数大的缔合水分子数目比较小,氢键断裂所造成水密度增加的影响较小,水密度的变化主要受分子热运动速度加快的影响,所以在水温由4℃继续升高的过程中,水的密度随温度升高而减小,即呈现热胀冷缩现象.
在4℃时,水中双分子缔合水分子的比例最大,水分子的间距最小,水的密度最大,水的体积最小.
在水中,常温下有大约50%的单个水分子组合为缔合水分子,其中双分子缔合水分子最稳定.
多个水分子组合时,除了呈六角形外(如雪花、窗花),还可能形成立体形点阵结构(属六方晶系).每一个水分子都通过氢键,与周围四个水分子组合在一起.边缘的四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子组合,形成一个多分子的缔合水分子.由图可知,缔合水分子中,每一个氧原子周围都有——4个氢原子,其中两个氢原子较近一些,与氧原子之间是共价键,组成水分子;另外两个氢原子属于其他水分子,靠氢键与这个水分子组合在一起.可以看出,这种多个分子组合成的缔合水分子中的水分于排列得比较松散,分子的间距比较大.由于氢键具有一定的方向性,因此在单个水分子组合为缔合水分子后,水的结构发生了变化.一是缔合水分子中的各单个分子排列有序,二是各分子间的距离变大.
在液态水变成固态水时,即水凝固成冰、雪、霜时,呈现出缔合水分子的形状.此时,水分子的排列比较“松散”,雪、冰的密度比较小.
将冰熔化成水,缔合水分子中的一些氢键断裂,冰的晶体消失.0℃的水与0℃的冰相比,缔合水分子中的单个水分子数目减少,分子的间距变小、空隙减少,所以0℃的水比0℃的冰密度大.用伦琴射线照射0℃的水,发现只有15%的氢键断裂,水中仍然存在有约85%的微小冰晶体(即大的缔合水分子).若继续加热0℃的水,随着水温度的升高,大的缔合水分子逐渐瓦解,变为三分子缔合水分子、双分子缔合水分子或单个水分子.这些小的缔合水分子或单个水分子,受氢键的影响较小,可以任意排列和运动,不必形成“镂空”结构,而且单个水分子还可以“嵌入”大的缔合水分子中间.在水温升高的过程中,一方面,缔合数小的缔合水分子、单个水分子在水中的比例逐渐加大,水分子的堆集程度(或密集程度)逐渐加大,水的密度也随之加大.另一方面在这个过程中,随着温度的升高,水分子的运动速度加快,使得分子的平均距离加大,密度减小.考虑水密度随温度变化的规律时,应当综合考虑两种因素的影响.在水温由0℃升至4℃的过程中,由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用,比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大,所以在这个过程中,水的密度随温度的增高而加大,为反常膨胀.
水温超过4℃时,同样应当考虑缔合水分子中的氢键断裂、水分子运动速度加快这两个因素,综合分析它们对水密度的影响.由于在水温比较高的时候,水中缔合数大的缔合水分子数目比较小,氢键断裂所造成水密度增加的影响较小,水密度的变化主要受分子热运动速度加快的影响,所以在水温由4℃继续升高的过程中,水的密度随温度升高而减小,即呈现热胀冷缩现象.
在4℃时,水中双分子缔合水分子的比例最大,水分子的间距最小,水的密度最大,水的体积最小.
看了 冰与水的问题液体变为固体,分...的网友还看了以下:
某人沿公路走,每隔9分钟有一辆公车从后面超过他,每隔6分钟有一辆公车迎面而来.此公交的车发车间隔的时 2020-03-30 …
由二倍体植物可形成四倍体植物,有关说法正确的是A此过程不属于生物的进化B没有进过隔离就形成新物种C 2020-04-26 …
常用的电池是一个液体电解质将两个固体电极隔开。而钠-硫(Na/S8)电池正相反,它是由固体电解质将 2020-05-14 …
常用的电池是一个液体电解质将两个固体电极隔开.而钠-硫(Na/S8)电池正相反,它是由固体电解质将 2020-05-14 …
通常情况下,气态物质分子间的间隔很______,而液态和固态物质分子间的间隔较_____.(填“大 2020-05-16 …
我突发奇想:大家都知道,冰可以浮在水面上,说明冰的密度小于水的密度然而,冰是固体,水是液体.冰的分 2020-06-11 …
屋檐每隔一定时间滴下一滴水,当第五滴水正欲滴下时,第一滴水刚好落地,而第三滴与第二滴分别位于1m高 2020-07-02 …
某人沿着公路行走,沿途发现每隔9分钟有一辆公交车从后面超过他,每隔6分钟遇到一辆公交车迎面而来,若 2020-07-20 …
相对论——时间间隔在一个惯性系中,两个事件发生在同一地点,而时间间隔是4s.若在另一个惯性系中册的 2020-08-03 …
某人以均匀的速度在街上步行,每隔8分钟就有一辆公共汽车与他相遇,而每隔15分钟有一辆公共汽车追上他 2020-08-04 …